装配式建筑作为一种新型建筑技术体系,追求建筑构件的工厂化生产并经专有连接技术进行现场机械化装配。作为一项系统性工程,装配式建筑不仅是施工工艺的变革,更是建筑业建造理念和管理模式的革新。装配式工艺本身代表一种先进的建设理念,具有设计标准化、生产工厂化、施工装配化、装修一体化及管理信息化等特征,具有较好的环境效益与社会效益:装配式建筑可有效实现建筑业的节能减排,符合可持续发展要求;另外,装配式工艺对建筑工人提出了更高的职业技能要求,其发展将促进我国建筑业农民工的职业化转型,并使建筑业由劳动密集型逐步向技术密集型和智慧密集型过渡,实现产业的转型升级。理论上,当装配式建筑市场发展到一定程度——技术体系趋于成熟,市场装配率普遍较高,构件厂形成规模效益时,装配式建筑的经济性要优于传统现浇建筑,但现阶段我国尚处于装配式建筑发展探索期,装配式建筑的实际成本较现浇更高,这是眼下有目共睹之事实。装配式建筑由于其建造工艺的先进性,理论上较之于现浇建筑能大幅缩短项目工期,并由此带来一系列的成本节约,可在一定程度上对其成本增量进行扣减,如工期缩短将导致建设期贷款利息和工程间接费用的节省,同时提前收回投资亦能提高资金的时间价值。因此理论上而言,装配式建筑所能带来的综合效益是十分可观的,这也是国家对其大力提倡的原因。

然而,现阶段市场上装配式建筑的实际绩效指标与以上理论效果相距甚远,尤其是经济性指标和工期缩短效率。成本较高是装配式建筑发展初期的必经阶段,眼下众多学者也对此进行了广泛的研究,意在提高发展初期装配式建筑的经济性。实际工作中,装配式项目的建设工期非但没有明显缩短,很多时候甚至较现浇工艺耗时更长,工期缩短率与理论效果的差异尤其大,由此引起的问题也层出不穷。工期的拖延造成装配式项目生产效率低下,不利于其进一步发展与推广。为解决这一问题,本文将探索影响装配式建筑工期效益的主要因素,并对这些因素的影响程度进行测算与对比,提出合理的应对措施,以提高装配式建筑的工期缩短率,实现其理论效益,促进装配式建筑市场健康发展。

装配式建筑的核心工艺包括预制构件的设计、生产、运输、吊装、湿连接等环节,任何环节的问题都可能造成项目工期的延误。预制构件的设计通常在施工前已大体完成,对实际工程进度的影响相对较小;生产及运输阶段伴随着较多的风险,容易造成预制构件供货延时及相关质量缺陷,降低项目的工期效益;同时,各个环节的工作效率受到相关管理水平的制约,管理效率是影响装配式建筑工期的重要因素;而构件的湿连接环节与传统现浇工艺相同,相关技术及工艺均比较成熟,造成工期延误的风险较低。通过对实际装配式项目的走访调研,发现实际施工中,项目工期缩短率较低是多种因素造成的,其中影响程度较大的因素包括预制构件供货延时、构件质量缺陷及现场管理不力等,这些因素错综复杂,使得装配式项目在实际操作中工期缩短率较理论效果差距较大。以下将详细分析。

装配式工艺施工的核心工作是预制构件的吊装与连接,预制构件的供货及时性是保证施工工作正常开展的基本前提。然而,很多项目在施工过程中,预制构件的供应存在延时,导致实际工程进度与计划存在偏差,造成工期延误。供货不及时主要来自两个方面:生产能力和构件运输。

预制构件企业的构件生产能力较低,无法满足市场上装配式项目的总需求,只能进行有限资源的选择性分配。预制构件企业是随装配式建筑发展而产生的新兴产业,现阶段而言,市场尚未形成规模,预制构件厂数量较少,通常一家生产企业要同时为多个项目提供预制构件。另外,企业规模偏小,加之相关技术体系尚不完善,导致其生产效率偏低。如此一来,市场上为数不多的构件生产企业以较低的生产效率同时为多个项目提供预制构件,导致供不应求,供货及时性得不到保证。

预制构件的运输是造成供货不及时的重要原因之一。构件运输的困难主要来自两个方面:运输距离长和交通管制。市场上预制构件生产企业数量较少,很多装配式项目周边并没有预制构件厂,因此不得不通过长距离运输从较远的地方采购预制构件。较长的运输距离导致预制构件从发货到进场要经过一个较为漫长的过程,容易造成供货的延误。同时过长的运输距离伴随着较高的延时风险,如路况变化等。预制构件体量较大,通常采用重型货车进行运输,同时需吊车跟随进行现场卸货,加之运输距离较长,常跨越不同城市,因此在运输过程中,运输车辆常常受到交通管制,很多道路大型货车日间禁行,造成运输车辆中途停车或临时变换路线,延长了运输时间,导致供货不及时。运输距离和交通管制大大增加了构件运输的困难,影响了预制构件的供货及时性,导致项目工期绩效较差。

工程项目的质量、进度、成本之间并非独立的,而是相互制约相互影响。装配式建筑项目施工过程中,预制构件的质量缺陷不仅增加了工程成本,更造成了项目进度的拖延,导致工期效益较差。预制构件的质量问题主要来自两个方面:构件本身质量缺陷与吊运、堆放不规范引起的质量问题。

预制构件在工厂进行生产,理论而言质量应优于现场浇筑,但实际施工中发现预制构件本身存在较多的质量缺陷,导致现场出现较大的工作间歇,影响了进度目标的实现。预制构件本身的质量缺陷包括保护层厚度不够、构件临边凿毛不规范、振捣不密实、水电管盒预埋不准确、预留孔洞不标准等。为增加预制构件连接时的锚固强度,其设计与生产时钢筋需伸出一定长度以便搭接,在运输与吊装过程中伸长钢筋不可避免地受到挤压,由于混凝土保护层较薄,导致构件混凝土与伸长钢筋接点处出现裂缝;预制构件周边凿毛是增加构件湿连接强度的重要手段,然而很多时候到场的预制构件临边凿毛不符合设计要求,造成验收延误,需安排工人进行现场开凿,耗时耗工;预制构件混凝土浇筑时振捣不密实,构件存在蜂窝、麻面等缺陷,协调与修补耗费大量时间;水电管盒在构件生产时进行预埋,而到场构件常出现漏埋或错埋现象,需现场重新开凿埋置;预留孔洞的尺寸、位置等出现偏差,导致相关后续工作无法开展,需安排专人进行修补校正。由此增加了现场大量的沟通、协调和修补时间,导致工期延误。

预制构件从工厂到现场再到吊装需经过多次吊运,如装车、卸车、倒运、吊装等,这一过程中的不规范操作导致预制构件产生质量缺陷。按设计要求,吊运时若吊索与构件的水平夹角超过一定范围时应当使用吊装扁担等辅助工具,以减少预制构件的不规则受力,但工人实际操作中无视设计要求,无吊具直接吊运,导致预制构件变形开裂;另外,野蛮施工导致构件边角磕碰,质量得不到保证;预制构件堆放不规范导致构件过度受力发生变形或开裂,主要表现为垫块位置摆放不合理、支承钢架较少、堆放高度超标等。预制构件体量较大,无论是运输堆放或是现场堆放,其支承钢架设置、堆放高度等都应满足设计标准,分层堆放时垫块的数量和位置也应符合相关要求。实际工作中,为图省事及减少场地占用,通常随意摆放垫块,不使用支承钢架且进行超高堆放导致预制构件过度受力,发生变形或开裂。

装配式建筑是一种全新的建造体系,其管理理念、模式、方法等较之传统现浇建筑均发生了较大变化,对管理人员提出了更高的要求。装配式建筑项目现场管理混乱,管理效率低下是导致装配式项目工期大幅拖延的主要原因,其中比较突出的管理问题如下:

(1)现场资源调配不合理。为保证工作正常展开,管理人员应当根据施工进度计划和工程实际进展合理调配资源,以提高生产效率。实际管理中,预制构件的催发货流程不合理,缺少对施工进度的提前测算,导致预制构件的到场或早或迟,总是与实际进度不符,提前到场的预制构件需进行二次吊装,增加工程成本,延时到场则导致项目进度滞后。

(2)预制构件堆放顺序不合理。现场未进行预制构件的堆放设计,不考虑构件的使用顺序随机堆放,导致实际吊装时先使用的构件可能压在下层,需要对其上层构件进行多次倒运,费时费工且增加了预制构件损坏的风险。

(3)缺乏预制构件编码系统。为保证施工的准确性,应对每个预制构件进行系统编码,并与设计文件相对应。实际工作中,现场预制构件编码较为混乱,编号与实际无法一一对应,导致施工过程混乱,吊装效率低下,增加了项目工期。

(4)缺乏风险预测与应对措施。工程进行过程中伴随着各种各样的风险,可能造成实际情况与计划产生偏差,如预制构件发生不可修复的破坏导致施工暂停。现场管理人员缺乏风险管控意识,无法对可能出现的风险进行预测并制定应对方案,导致风险实际发生时耗费大量时间和人力进行补救,造成工期延误。

(5)现场构件维修人员不到位。为解决到场预制构件可能存在的质量缺陷,预制构件生产企业应在现场配置专业的维修人员配合施工工作,如预留孔洞的补凿等。实际中相关维修人员多不在现场,而是施工方发现构件质量缺陷后再通知构件厂安排工人进行维修,导致施工工作出现较长的暂停,影响项目进度。

(6)相关方利益冲突导致扯皮严重。原则上装配式项目应当采用工程总承包模式,但大多数总包企业不具备预制构件生产能力,市场上多是开发商与构件生产企业签订合同,为项目供应预制构件。施工方与构件生产企业之间存在利益冲突,施工过程中双方互相推卸责任,扯皮不断,开发商常需在两者之间进行协调。这种利益冲突导致的互相扯皮增加了相关的沟通协调时间,使得现场管理效率低下,大大延长了装配式建筑项目的工期。

由前文分析可知,造成装配式建筑项目工期延误的因素主要包括预制构件供货不及时、预制构件质量缺陷与现场管理效率低下等,每个因素又包含若干子因素,共同构成装配式建筑工期延误的影响因素体系。确定各因素对项目工期延误的相对影响程度,对提出相应应对措施至关重要,以下将借助AHP对各影响因素的相对影响程度进行测算。

AHP法要求评估者对每一层各评估元素的相对重要性给出判断并用数值表示,用矩阵形式表示即得到判断矩阵。通过专家调查法对评估元素进行两两比较,构造判断矩阵,形式如下:

,其中b_ij为相对于A而言,B_i对B_j的相对重要性。

本文采用九级评分体系进行评分,用1～9的比例标度为各因素对装配式建筑工期延误的影响程度进行赋值,各数值所代表的含义如表1所示。

它们之间的数值2、4、6、8表示上述相邻判断的中间值。

根据前文关于装配式建筑项目工期延误的原因分析,设置相关评价指标体系,目标层为装配式建筑工期延误,一级指标为造成装配式建筑工期延误的三大主要因素,二级指标则设置为各主要因素的细部原因构成,具体如表2所示。

运用层次分析法,邀请业内相关人士和不同层次的专家,根据一级指标对装配式建筑工期延误的影响程度进行打分,经过多方评选最终得到各指标得分并进行相关计算,结果如表3所示。

由表3可知,按照对装配式建筑项目工期影响程度的大小,一级指标的影响程度权重值分别为W_A=(0.194,0.258,0.548)。

同理,根据二级指标对相应一级指标的影响程度进行打分,分别得到B-C层判断矩阵如下:

计算得出二级指标对一级指标影响程度的权重值为:W^'_B1=(0.500,0.299,0.201),W^'_B2=(0.600,0.400),W^'_B3=(0.253,0.123,0.119,0.187,0.083,0.235)。

综合W_A一级指标的权重值,得出各二级指标对于装配式建筑影响程度的权重向量为W_B1=(0.097,0.058,0.039),W_B2=(0.155,0.103),W_B3=(0.138,0.068,0.066,0.102,0.046,0.128)。对以上各指标权重值进行一致性检验,各判断矩阵随机一致性比率CR的值均小于0.1,说明各判断矩阵均具有较好的一致性。

测算结果显示,造成装配式建筑工期延误的三大主要原因中,现场管理效率低下的影响程度最大,所占权重为0.548,超过其他因素的权重总和,预制构件供货延时和质量缺陷对项目工期的影响相当,所占权重为别为0.194和0.258。这一结果表明,管理水平的高低是决定装配式项目工期效益的最主要因素,管理水平决定了整个项目的运作效率,无论是资源调配、工序衔接还是风险预测,先进的管理理念和科学的管理方法是提高项目运作效率的有力保障。管理人员应掌握项目实时信息,在现有资源约束条件下,合理配置项目资源,实现工程效益的最大化。另一方面,预制构件供货延时和质量缺陷的存在,本质上正是管理水平落后导致的,供货延时和质量缺陷尽管确实存在,但不是不可避免的,各级管理人员改变管理思路,提前制定合理的工作计划与风险应对措施,加强风险管控,对存在的问题积极做出改进,则可以最大限度地减少供货延时和质量缺陷的出现,进而加快装配式建筑项目的工期。

预制构件供货延时的子原因中,构件生产能力有限是主要因素。预制构件生产能力受装配式建筑市场发展水平决定,需考虑预制构件企业数量、规模及相关技术体系等,市场发展水平从客观上制约了预制构件的供应能力。预制构件质量缺陷包括生产缺陷和非生产缺陷,其中生产缺陷的影响更大,非生产缺陷可以通过规范化操作予以避免,而生产缺陷除操作原因外,还受到相关技术体系的影响。造成装配式建筑管理效率低下的子原因中,资源调配问题和相关方利益冲突引起的扯皮对项目工期的影响较大,资源调配效率从整体上决定了实际的施工效率,是保证装配式项目工期效益的重要因素,现场的扯皮与推卸责任导致实际出现的问题得不到及时的处理,甚至造成某一主体拒绝继续履行义务,严重影响项目工期;紧接着是风险预测的缺乏,风险存在于项目的各个阶段,若不提前进行预测与应对,实际发生时需要耗费大量的人力、物力及时间等加以解决,增加项目成本的同时,造成了工期的延误;预制构件堆放顺序和编码系统不健全等影响相对较小,可通过管理人员的组织与策划加以应对。

整体来看,管理问题给装配式建筑工期带来的影响要高于技术等问题,当前发展情况下,相关技术正逐步趋于成熟,而涉及装配式建筑的管理水平则明显落后,无法满足其发展要求,需进一步创新与改善,转变管理模式,探索装配式建筑项目的科学管理方法。

完整的资源调配管理体系应包括标准的催发货流程、合理的构件运输路线、完善的构件编码体系及科学的构件现场堆放布置。管理人员应对现场施工进度进行实时监测,以实际施工进度为基础,考虑构件运输距离、运输时长、交通状况等因素进行综合测算,合理安排预制构件出厂及进场时间,制定标准的催发货流程,保证资源调配的高效性。为避免运输车辆受到交通管制而影响项目进度,应对运输路线及运输时间进行合理安排,选择不受管制的最佳运输路线和运输时段,确保预制构件供货及时。为统一管理,应建立完善的预制构件编码体系,对每一块构件进行准确编码并明显标注于实物之上,以提高资源调配效率。进行预制构件的现场堆放设计,根据不同构件的实际使用顺序进行现场堆放,避免不合理堆压及多次倒运,减少工时消耗及构件损坏风险。

通过建立完整的资源调配管理体系,减少不必要的工时消耗与成本浪费,提高资源配置效率,实现装配式建筑的工期效益。

伙伴式合作关系的宗旨是相互尊重、公平合理、互利共赢,工程项目中伙伴式合作关系主体包括建设单位、监理单位、施工单位、构件生产单位及各分包单位,不同主体之间以合同为纽带,形成利益共同体,以伙伴关系共同作业,完成项目目标。伙伴式合作关系的基本要素应包括共同的工作总目标、公平的利益共享机制和合理的风险分担原则,各主体各司其职,以合同总目标为纽带,考虑各单位工作的关联性及相互影响,密切沟通,相互配合,力求实现项目总效益的最大化;设立项目绩效奖励制度,约定合理的利益分配原则,保证项目收益在各单位间的公平分配,调动各方工作的积极性及配合度;除此之外,应对项目可能出现的风险进行预测与识别,根据风险本身属性划分其归属,分别由各对应主体进行承担,确保公平合理。伙伴式合作关系能够有效避免工作中各主体相互扯皮、互相推卸责任、沟通协调困难等问题,便于各项工作的实际开展,减少工作间歇,保证施工连续性,降低现场管理难度,大大提高工作效率,有效缩短项目工期,实现综合效益最大化。

工程建设过程中伴随着各种各样的风险,导致实际情况与计划产生偏差,影响项目工作的连续性,如交通路况复杂、天气变化等导致预制构件供货延时或资源调配出现偏差,预制构件发货错误或遗漏等,造成现场工作暂停。为减少风险发生的可能性,降低风险造成的损失,管理人员应当建立完善的风险预测与应对机制,对工程进行过程中可能出现的风险因素进行提前识别,并估算其发生的概率及可能造成的影响,制定风险实际发生时的应急预案。如针对预制构件发货错误或遗漏风险,鉴于其发生的可能性较大且对项目工期的影响较为严重,可考虑在现场预留一个标准层的预制构件以备随时调用,已使用构件及时进行补充,以保证项目工作正常开展,避免施工间歇。以下列举了一些可能出现的风险类型及对应的应急预案,具体如表4所示。合理的风险预测及应对机制能够有效降低风险发生的可能性及其造成的影响,降低项目实际进度与计划的偏差,保证装配式建筑工期效益的实现。

由前文对各因素相对影响程度的测算可知,生产能力不足是造成预制构件供货不及时的最主要原因,因此通过增加资源投入,有效扩大预制构件市场供给能力,将大大减少预制构件的供货延时,提高装配式建筑的工期效益,具体做法包含两个方面:

(1)增加企业研发投入,完善装配式建筑技术体系,提高生产效率。现阶段,装配式建筑技术体系不成熟客观上制约了预制构件的生产效率,造成供给能力不足。企业增加研发投入,组建专门的研发团队,对装配式建筑技术体系进行探索、创新与完善,能够有效提高企业的生产效率,增加预制构件的市场供给。

(2)政府对构件生产企业进行扶持,提供政策优惠,以扩大预制构件的市场供给能力。预制构件企业市场进入门槛较高,需要大量的资本投入,导致现阶段市场上预制构件生产企业数量较少且规模偏小,生产能力不足,供不应求。政府为构件生产企业提供政策优惠,如税收减免、生产补偿等,较少企业财务压力,将更多的资本用于实际生产,同时可吸引更多的社会资本进入,提高预制构件的市场供给能力,减少供货延时,实现装配式建筑的工期效益。

实际工作中,由于工人的不规范操作导致预制构件出现质量缺陷,增加工程成本的同时严重影响了项目工期。为提高装配式建筑的工期效益,要求相关操作人员必须严格按照预制构件的操作规范进行作业,如预制构件的装车、卸车、倒运、装配等均涉及吊装作业,吊装时必须使用吊具且吊点的选择应严格遵守设计文件,从而减少预制构件的不规则受力,避免发生损坏。预制构件的运输及现场堆放过程中应合理使用支承钢架且构件堆放高度应满足设计要求,另外柔性垫块的数量及摆放位置应当规范,不可随意增减或移位。实际作业之前对操作人员进行完整的技术、安全交底,确保各项工作的开展均符合标准的操作规范,以保证预制构件的质量,进而避免影响项目工期。

装配式建筑实际工期效益与理论相差较大是多种原因共同作用造成的,包括质量、管理等多个方面,通过对各因素相对影响程度的测算可知,就装配式建筑工期效益低下而言,管理问题的影响明显高于质量问题,且很多的质量问题都是由管理水平低引起的。装配式建筑发展到这一阶段,尽管相关技术体系尚未完善,但已基本满足其发展要求且正日趋成熟进步,而相对应的管理水平却明显落后,导致装配式建筑施工效率低下,预期效益无法实现。针对这种情况,管理人员积极转变管理模式,探索新型管理方法愈发重要,通过管理方法的创新与改善,促进装配式建筑更好发展,实现其预期效益,创造更多的社会价值。